JPS5835215A - 内燃機関における排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本抛明は内燃機関の排気系に三元触媒を介装するととも
に該系に二次空気を供給制御して排気め効率のよい浄イ
ヒを行うようにした、内燃機関における排気浄イし装置
に関するものである。

一般に内燃機関の排気浄化手段として該機関の排気系に
二次空気を供給して排気系内の排気中に含まれるＥＣ，
ＣＯ等の可燃有害成分を酸化除去し、また排気系に三元
触媒を介装し、これにより排気中のＥＣ，ＣＯおよびＮ
　Ｏｘを酸化ある（・は還元除去するようにした排気浄
化手段が知られているが、本発明はかかる浄化手段にお
いて、機関の減速運転時には、排気系への二次空気の供
給が殆んど行われないように制御してアフタバーニング
を防止するとともに機関の加速、高速運転時には、排気
系内を概ね三元触媒の還元雰囲気に制御して主として該
運転時に多く発生するＮ　Ｏｘを還元除去するようにし
、かつ前記二つの制御を行う二次空気制御弁装置の第１
．第２制御弁は、それぞれその応答性能に優れて前記制
御が的確に行われ、しかも二次空気制御弁ｉ置にはエア
フィルタを特設することなく清浄空気の導入を可能にし
、全体の構成“を−素化できるようにした、内燃機関に
おけ暮排気浄化装置を提供することを主な目的とするも
のである。

以下、図面により本発明を自動二輪車用内燃機関に実施
した場合の実施例について説明する。

第１図において自動二輪車Ｖｈの車体フレームＦ上部に
は燃料タンクＴおよびシートＳが支承され、またその前
後には、前、後車輪Ｆ　ｆ　、　Ｗ’　ｒが懸架されて
おり、それらによって囲まれる空間内において、車体フ
レームＦには後車輪Ｗｒの駆動用内燃機関Ｅが横卯きに
搭載されている。

第２図において機関本体１のシリンダヘッド２には、そ
の後半部にピストン３上の燃焼室４に連通する吸気ポー
ト５が、またその前半部に前１己燃焼室４に連通する排
気ポート６が形成され、前記吸気ポー）５＆−！、、機
関本体１の後面に開口し、また排気ポート６は、機関本
体１の前面に開口している。吸気ポート５には、第１図
に示すように機関本体１の後方に配設されるキャブレタ
７、エアクリーナ８等の吸気系Ｉｎが接続され、また前
記排気ポート６には排気管９、排気マフラー１０等の排
気系Ｅｘが接続され、排気マフラー１ｏの途中には排気
浄化用三元触媒１１（ＴｒＦ’Ｃ）が介装されている。

またシリンダヘッド２には通常のように吸、排気ポート
５，６の、燃焼室４側開口端を開閉する、吸、排気弁１
２．１３が設けられ、それらは弁ばね１４と動弁機構１
５との協働によって開閉作動される。シリンダヘッド２
には、吸。

排気弁１２．１３間で点火プラグｌ”が設けられる。

前記シリンダヘッド２の排気弁１３上をパツキン材１６
を介して被覆するヘッドカバー１７ＶＣは、排気脈動圧
応動式の逆止弁すなわちリード弁りが設けられる。

ヘッドカバー１７には弁室１８が′形成され、この弁室
１８内の耐熱パツキン１９を介してリード弁体２０が収
納され、このリード弁体２０は取付ねじ２１によりヘッ
ドカバー１７ｖｃ取付板２２を介して固着される。リー
ド弁体２０には弁孔２３が穿設され、またその下面には
その弁孔２３を開閉するリード２４およびそのリード２
４の開度な制限するリードストッパ２５が止めねじ２６
により固着されている。

機関本体１のシリンダヘッド２およびヘッドカバー１７
にはそれらに跨って二次空気通路２７が形成されており
、この通路２７の上端は前記リード弁りの弁室１８の流
出口２８に、連通され、またその下端は排気ポート６の
、排気弁１３近傍に連通されている。

またシリンダヘッド２とヘッドカバ−１Ｔ間に跨る二次
空気通路２７は、それらの組付時にその途中が接続管３
０によって気密に接続され、その接続管３０はシリンダ
ヘッド２とヘッドカバー１７の組付の際の案内部材に兼
用される。

前記リード弁りの弁室１８に開口される。その流入口２
９は、前記エアクリーナ８の清浄室に連通される二次空
気供給路３１が連通される。

機関Ｅの運転により、排気ポート６内の排気脈動圧によ
って生じる負圧力は、リード２４を間歇的に開弁し、エ
アクリーナ８からの二次空気を二次空気供給路３１、リ
ード弁Ｌ、および二次空気通路２７を通って排気ポート
６内に導入することができる。

前記二次空気供給路３１の途中には、排気ポート６へ供
給される二次空気流量を制御する二次空気制御弁装置Ｖ
が介装されている。この制御弁装置Ｖは１機関Ｅの減速
、あるいはスナップ運転時に閉弁されて排気系への二次
空気の供給を概ね断つようにした第１制御弁Ｖ、と１機
関Ｅの高速、加速運転時に閉弁されて排気系Ｅｘへの二
次空気の供給量を減量制御するようにした第２制御弁Ｖ
２とより構成される。

前記第１．第２制御弁’１ｓＶ２の組込まれる単一の弁
面３２は、車体フレームＦに固着されるブラケット５０
にラバーマウント５１および取付ピン５２を′介して支
持されろう弁面３２には二次空気の流入ポート３３と流
出ポート３４とが並列して開口され、前記流入ポー）３
３には、前記二次空気供給路３１の、エアクリーナ８（
第１図）に連なる上流側通路３１Ｗが連通され、また前
記流出ポート３４には、二次空気供給路３１の、リード
弁りに連なる下流側通路３１ｄが連通される。

弁面３２内には、弁通路３５が形成され、この弁通路３
５内には、第１．第２弁口３６．３７が形成され、これ
らの弁口３６　、３７’を“通して流入ポート３３と流
出ポート３４とが連通される。

第１弁口３６は第一１制御弁Ｖ、（Ｆよって開閉制御さ
れ、また第２、弁口３７は第２制御弁Ｖ２によって開閉
制御される。

次に第１制御弁Ｖ、の構造を説明すると、弁通路３５内
には、前記第１弁口３６を開閉する第１弁体３Ｂが収容
され、この弁体３ＢＫ連結される弁杆４０は、弁面３２
内の壁面４１に設けた案内スリーブ４２に往復摺動でき
るようＶＣＣ連通支持れる。弁通路３５の壁面４１と弁
体３８間に弁ばね４３が縮設され、この弁ばね４３の弾
発力は。

第１弁体３８を開くように偏倚させる。

また第１弁体３８にはリーク孔４４が穿設され。

この第１弁体３８の閉成時でもそのリーク孔４４を通し
て多少の二次空気が二次空気供給路３１を通って排気系
ＥｘＫ供給されるようになっている。

弁通路３５に壁面・４１を隔てて第１負圧作動器Ａ、が
設けられる。この作動器Ａ、はダイヤフラム４６と、こ
れによって区画される大気圧室αと負圧室すとを有する
。前記弁杆４０の一端は第１負圧作動器Ａ、内に突出さ
れ、ダイヤフラム４６に連通されている。大気圧室αは
、大気通路４Ｔおよび弁通路３５を介して上流側通路３
１誌に連通され、また前記負圧室すは負圧回路Ｃｖを介
してキャブレターの絞り弁ｖｔｈよりも下流側の吸気路
に連通され、該吸気路内の吸気負圧が作用するようにな
っている。

大気圧室α内において、前記壁面４１の端部と、弁杆４
０の端部とに、ゴム、合成樹脂材等の可撓性材料よりな
るブーツ４８の両端が気密に結合され、このブーツ４８
によって前記大気圧室ａと弁通路３５とが気密に遮断さ
れており、案内スＩＪ　−ブ４２と弁杆４０間の間隙を
通過する空気が大気圧αへ流入しないようになっている
。

次に前記第２制御弁Ｖ２の構造を説明すると、二次空気
供給路３１の連通する、前記弁通路３５の−１６１１に
第２負圧作動器Ａ２が設けられ、゛該作動器Ａ２はダイ
ヤフラム５３と、これにより区画される大気圧室ｌと負
圧室Ｉとを有する。前記大気圧室ｌは常時上流開通路３
１ｕＫ連通ずるとともに、尼２弁口３７を介して前記弁
通路３５に連通される。ダイヤフラム５３の大気圧室α
′に対面する一側面には前記第２弁口３７を開閉する第
２弁体３９が固着される。負圧室ｙ内には、ダイヤフラ
ム５３を第２弁口３７に向けて変移するように附・勢す
るダイヤフラムばね５４が、縮設される。負圧室Ｉ内の
負圧力が高まるとダイヤフラムばね５４の弾発力に抗し
て第２弁体３９はダイヤフラム５３とともに第２弁口３
７から離れて該第２弁旧３７を開（。

弁面３２の−＋１１！ｌ　（第２図右側）Ｋは取付ねじ
５５によってステイ５６が固着され、このステイ５６に
は、切換弁、すなわちソレノイド弁５１が支持される。

このソレノイド弁５７は、第１．第２流入ボート５８．
５９を相対向して開口するとともにそれらの間につの流
出ポート６０を開口した弁主体６１の弁室６６内に、前
記第１．第２流入ポート５８，５９を交互に開閉し得る
弁体６２およびこの弁体６２を、第２流入ボート５９の
閉じ方向に附勢する弁ばね６３とを収容し、さらに弁主
体６１な囲んで、前記弁ばね６３のばね力に抗して弁体
６２な、第２流入ポート５９を開放方向に附勢するソレ
ノイド６４を設けて構成され、前記第１・流入ポート５
８はキャブレタＴの絞り弁ｖｔｈよりも下流の吸気Ｆ＠
に開口される負圧取出ポート６５に連通する負圧回路Ｃ
ｕＫ連通され。

また前記第２流入ポート５９には大気“通路６７が連通
され、この大気通路６７の他端は弁面３２壁に穿設した
大気取入ポート６Ｂを介して、弁面３２内Ｑ大気圧室α
′に連通される。さらに弁面３２壁にはリーク孔７２が
穿設され、このリーク孔７２は第２弁体３９の閉成時匠
も、弁通路３５と大気圧室ｌとを連通し、大気を弁通路
３５側にリークするようになっている。

また前記流出ポート６０は弁面３２に形成した通路６９
を介して第２制御弁Ｖ２の負圧室１．ＩＫ連通される。

前記ソレノイド６４に連なる電源回路７０の途中には自
動二輪車の車速センサの開閉スイッチ７１が接続され、
このスイッチ７１は車速が一定値（例えば７０　Ｋ／ｇ
）以上になると、閉じるようになつている。

次に本発明の実施例の作用について説明する。

機関の減速運転時には、キャブレタ１の絞り弁ｖｔｈは
その開度が小さく、該絞り弁ｖｔｈよりも下流の高い吸
気負圧（４５０ｔｔｒｍＥ　、ｑ以上）は負圧回路Ｃｖ
を通って第１制御弁Ｖ１の負圧室ｂＶｃ作用し、ダイヤ
フラム４６を第２図左方に吸引変移させ第１弁体３８は
第１弁口３６を閉じる。この場合必要最小限度の二次空
気が第１弁体３８のリーク孔４４より下流側通路３１ｄ
を通って排気ポート６へ供給されるが、これは未燃焼成
分の燃焼を促進する程度で、実質的な排気ポート６への
二次空気の供給は行われず、アフタバーニング現。

象の発生を防止する。この場合、三元触媒１１の雰囲気
が理論空燃比附近になれば、該触媒１１は還元および酸
化作用をなして排気中のＨｃ　、　ｃｏ　。

およびＮ　Ｏｘを浄化する。

機関が低速運転域に入ると、絞り弁ｖｔｈ以後の吸気負
圧が次第に低くなり、（例えば２　ｓ　６　ｍｍ〜１０
０ｔｔａｎＨ、ｑ　）負王室す内の負圧力も低くなって
第１弁体３８は弁ばね４３の弾発力によって開弁されて
第１弁口３６の開状態に保つ。また機関ＥのＡｉｌ記運
転域では、車速は低く　（７０Ｋ／Ｂ　以下）、スイッ
チ７１は開であるので、ソレノイド弁５７の弁体６２は
第２流入ポート５９を閉じており、絞り弁Ｖｔｈ下流の
吸気負圧（２５０ｍｍ〜１００ｍｊｎＨ、ｑ　）は負圧
回路Ｃｖ、第１流入ボート５８、流出ポート６０な通っ
て第２刊団１弁Ｖ２の負圧室Ｉ内に作用し、第２弁体３
９を弁ばね６３に抗して開弁させ（９５ｍｍＨｙ以上の
負圧で：：；４＜ように設定）、第２弁口３７も開状態
に保たれる。

したがって機関Ｈの低速運転域では、第１．第２制御弁
ＶＩｓＶ２の弁口３６．３７は何れも開口されるので、
二次空気供給路３１が連通状態となり、リード弁りをエ
アクリーナ８（第１図）を介して大気に連通させる。

一方内燃機関Ｅの運転により発生する拌気脈動圧は二次
空気通路２７な通ってリード弁Ｌｖｃ達してこれを開弁
し、エアクリーナ８からの清浄空気は二次空気供給路３
１および前述のように開弁状態にある二次空気制御弁装
置ｖｆ通してリード弁ＬＶｃ導かれ、そこより二次空気
通路２７を通して排気ポート６に導入される。

排気ポート６内の導入二次空気は、排ガス内に混入し、
排気ポート６および排気管９内において排気中に混在す
るｎｃ、ｃｏを一部酸化させ、さらに二次空気の混入し
すこ排気は排気マフラ１ｏより三元触媒１１に供給され
ることとなり、該触媒１１を酸化雰囲気とし、これによ
り主として排気中のＣＯｌおよびＥＣを酸化しＣＯ２お
よびＨ２Ｏに変える酸化触媒として作用させる為ができ
る。

而して機関の低速運転域では１機関の吸入空気ｔが少な
く混合気の燃焼が比較的良好でないので、ＮＯｘの発生
量はむしろ少なくＨＣ、ＣＯの禿生軟が多いが、前述の
ように三元触媒１１に二次空気を９を給して空燃比を希
薄化しこれを酸化触媒として作用させることができるの
で、ｇｃ　、ｃｏｔ、＜三元触媒１１を利用して能率良
ぐ消去することができる。

機関Ｅの絞り弁ｖｔｈ開度を大きくしてそれが加速運転
域に入ると、絞り弁Ｖ　ｔ、　Ａよりも下流の吸気路内
の吸気負圧が減じ、ソレノイド弁５７を介して第２制御
弁Ｖ２の負圧室Ｉ／ＶＣ作用する負圧力も低負圧（９５
ｍａｌｌ　、ｑ以下）Ｋなり、ダイヤフラム５３はダイ
ヤフラムばね５４の弾発力によって第２図左方に変移し
、第２弁体３９は第２弁口３７を閉じるに至る。

、さらに機関が高速運転域に入り、褐洋が設定値（７０
に／Ｈ）を超えると、今度は車速センサの開閉スイッチ
７１が閉じ、ソレノイド弁５７のソレノイド６４が励磁
露、弁体６２が第２図下一方に吸引されて第１流入ポー
ト５８を閉じると同時に第２流入ポート５９を開く。し
たがって大気圧室α′内の大気は、大気取入ポート６８
、大気通路６７、ソレノイド弁５Ｔを通って第２制御弁
Ｖ２の負圧室〃内に流入し、ダイヤフラムばね５４はダ
イヤフラム５３とともに第２４ｆ一体３９を第２図左方
に移動し℃第２弁口３７を閉じ、この場合も二次空気供
給路３１は遮断される。この場合吸気系Ｉｎのエアクリ
ーナ８より上流側通路３ｉｕを介して大気圧室ｌ内に流
入した清浄な大−気が負圧室Ｉ内に流入するので、別途
にエアクリーナを設ける必要がない。

而して前述のように機関の加速、高速ｉ転職では、何れ
も第２制御弁Ｖ２の第２弁口３７は、第２弁体３９によ
って閉じられるので、多くの二次空気は排気系Ｅｘに供
給されず、必要最小限度の二次空気がリーク孔７２のみ
より第１弁口３６を通って下流側通路３１ｄへと流れ排
気ポー１−６に供給される。

゛　　したがって機関Ｈの加速、高速運転域では、排気
系Ｅｘに二次空気が殆んど供給されないようにすること
により、三元触媒１１を還元雰囲気として主として前記
運転域で多く発生するＮ　Ｏｘを無害なＮ２と０．ｖｃ
変換して還元除去することができる。

以上のように本発明によれば、機関の排気系の、三元触
媒よりも上流側に連通される二次空気供給路に、二次空
気制御弁装置を介装し、この制御弁装置は単一の弁面内
に二次空気供給路に連通ずる弁通路と該通路を各別に開
閉制御するｍｌ　、第２制御弁を備え、前記第１制却弁
は機関の減速運転時に開弁されて排気系に二次空気を殆
んど供給しないようにし、また前記第２制御弁は機関の
加速。

−高速運転時に閉弁されて排気系への二次空気の供給量
を大幅ＶＣ４ｆｔＣ量制御して三元触媒を還元雰囲気に
保つようにしたので、機関の減速運転時に二次空気の供
給過剰によるアフタバーニングの発生を未然に防止し、
また機関め加速、高速運転時に多く発生するＮ０ｘｆ有
効に還元除去することができる。

また弁面の弁通路には、該通路を開閉制御する第１制御
弁と、この第１制御弁よりも上流側に同じく該通路を開
閉制御する第２制御弁を直列に設け、それらの弁にそれ
ぞれ連結される第１．第２負圧作動器の負王室を負圧回
路を介して機関の絞り弁よりも下流の吸気路に連通し、
第２負圧作動器の負王室に連なる負圧回路には、その負
王室を前記吸気路、あるいは第１制御弁よりも上流側の
、前記弁通路に形成した第２負圧作動器の大気圧室に切
換連通させるためのソレノイド弁等の切換弁を介装した
ので、前記弁通路内に第２負圧作動器の大気圧室を形成
しても第２制御弁の閉弁時にその下流側に発生する負圧
力が前記大気圧室内渥作用することな２く、該大気圧室
を常に所定の大気圧に保持することができ、第２負圧作
動室の作動を確実にするとともに独立して負圧作動器を
設けるものに比べてその構造の簡素化な図ることができ
る。また前記第２負圧作動器の大気圧室は機関の吸気系
のエアクリーナに連通ずる二次空気供給路に常時連通す
るので、別途にエアクリーナを設ける必要がなく、前記
構造の簡素化と相俟って全体の製作コストの大幅な低減
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を装備した自動二輪車の側面図、第
２図は本発明装置の縦断面図である。 Ｅ・・・内燃機関、Ｅｘ・・・排気系、Ｖ・・・二次空
気側ｍ４１弁装置、Ｖ、、Ｖ２・・・第１．第２制御弁
、１・・・機関本体、６・・・排気ポート、１１・・・
三元触媒、３１・・・二次空気供給路、３５・・・弁通
路特許出願人　本田技研工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関本体（１）の排気ポート（６）に連なる排気系（Ｅ
   ｒ）に該系（Ｅｘ）を流れる排気中のＨＣ，ＣＯｌおよ
   びＮＯｘをともに酸化あるいは還元除去し得る三元触媒
   （１１°）を介装した内燃機関における排気浄化装置に
   °おいて、前記排気系Ｃ，Ｅｘ）の、三元触媒（１１）
   よりも上流側に、エアクーリーナ（８）を介して大気に
   開口する二次空気供給路（３１）を連通し、この二次空
   気供給路（３１）の途中に、該供給路（３１）内を流通
   する二次空気の流量を増減制御する二次空気制御弁装置
   （Ｖ）を介装し、この二次空気制御弁装置ＣＶ）は、単
   一の弁面（３２）内に前記二次空気供給路（３１）に連
   通ずる弁通路（３５）を形成するとともにこの通路（３
   ５）を開（イ）制御する第１制御弁（Ｖ、）と、さらに
   この第１制御弁（Ｖｌ）よりも上流側で同じく該通路（
   ３５）を開閉制御する第２制御弁（Ｖｌ）とを直列に設
   け、前記第１、第２制御弁（１’ｌ　　）（Ｉ’２　）
   には、これらの弁（Ｖｌ　　）（Ｖｌ、）を−それぞれ
   作動する第１．第２負圧作動器（、（？　）（／（２）
   ’に連幽し、それらの作動器（Ａ１　）、（Ａ２　）の
   負圧室（ｂ）（Ｉ）を負圧回路（Ｃｖ）を介して機関の
   絞り弁（ＶｔＡ）よりも下流の吸気路に連通し、前記第
   ２負圧作動器（Ａ２）の負圧室（ｂ′）に連なる負圧回
   路（Ｃｖ）には、その負王室（Ｉ／）を、前記吸気路７
   ）るいは［）１１記第２制御卸弁（Ｖｌ）よりも上流側
   の、前記弁通路（３５）［形成した第２負圧作動器（，
   ４２）の大気圧室（α′）に切換連通させるためのンレ
   ノイド弁（５７）等の切換弁を介装し、前記第１制御弁
   （Ｖ、）は機関ＣＥ）の減速運転時に閉弁制御され、ま
   た前記第２制御弁（Ｖ、、）＆ま機関の力ロ速、高速運
   １時１て閉弁制御され、前記三元触媒（１１）を還元雰
   囲気に保つようにした、内燃機関における排気浄化装置
   。